Det viktigaste nya halvledarmaterialet för 5G-generationen: SiC

I 5G-generationen har 5G-produkter mestadels hög effekt, högt tryck, hög temperatur och andra egenskaper. Eftersom traditionella kiselråvaror (Si) inte kan övervinna förlusterna i högspänning och högfrekvens, kan de inte längre uppfylla de nya generationens tekniska behov. Detta gör att kiselkarbid (SiC) börjar spela.

Fördelarna med elektroniska komponenter tillverkade av SiC jämfört med Si kommer huvudsakligen från tre aspekter: att minska energiförlusten i processen med elektrisk energiomvandling, enklare miniatyrisering och högre temperatur- och tryckmotstånd.

Enligt Yole Développement-rapporten kommer SiC-kraftmarknaden att leda till 2 miljarder dollar år 2024, med en CAGR på cirka 30% mellan 2018 och 2024. Bland dem är bilmarknaden utan tvekan den viktigaste drivfaktorn, och dess andel på SiC-marknaden för halvledarmarknad förväntas nå 50% fram till 2024.

SiCs största applikationsmarknad: fordonselektronik

Eftersom SiC kan ge högre strömtäthet används det ofta för att tillverka halvledarkomponenter. Enligt Yole kommer den största applikationsmarknaden för SiC från bilar. Jämfört med traditionella lösningar kan lösningar med SiC göra systemet mer effektivt, lättare och mer kompakt.

För närvarande är applikationerna av SiC-komponenter i nya energifordon huvudsakligen kraftstyrenheter (PCU), växelriktare och fordonsladdare.

Strömstyrenhet: Detta är den centrala nerven i fordonets elektriska system, som hanterar flödesriktningen och överföringshastigheten mellan den elektriska energin i batteriet och motorn. Traditionella PCU är tillverkade av kisel, och kraftförlusten när starka strömmar och höga spänningar passerar genom kiseltransistorer och dioder är den viktigaste källan till effektförlust för hybridfordon. När det gäller användningen av SiC-råvaror kan effektförlusten i denna process minskas kraftigt med cirka 10%.

Inverter: SiC används i bilomformare, vilket kraftigt kan minska inverterarens storlek och vikt och uppnå lätt och energibesparing. På samma effektnivå är paketstorleken för hela SiC-modulen betydligt mindre än Si-modulens storlek, cirka 43%, och kopplingsförlusten kan minskas med 75%.

Tesla Model 3 är en SiC-inverter producerad av ST och Infineon. Det är den första bilfabriken som integrerar alla SiC-strömmoduler i huvudomformaren.

Billaddare: SiC-komponenter påskyndar deras inträngning i fältet för billaddare. Enligt Yole-statistiken, från och med 2018, har mer än 20 biltillverkare använt SiC SBD eller SiC MOSFET-komponenter i sina billaddare, och denna marknad förväntas upprätthålla en tillväxt på 44% fram till 2023.

SiC industrikedja

Det globala SiC-industrimönstret visar de tre starka positionerna i USA, Europa och Japan. Bland dem domineras det av USA och står för cirka 70% till 80% av det globala SiC-produktionsvärdet. De viktigaste företagen är Cree, Transphorm, II-VI, Dow Corning.

I Europa har den en komplett SiC-industrikedja, inklusive substrat, epitaxi, komponenter och applikationskedjor. De viktigaste företagen är: Siltronic, ST, IQE, Infineon, etc.

Japan är ledande inom utveckling av SiC-utrustning och moduler. De viktigaste företagen är: Panasonic, ROHM Semiconductor, Sumitomo Electric, Mitsubishi Chemical, Renesas, Fuji Electric, etc.

Även om Kina är involverat, är dess utveckling fortfarande i sin barndom, och dess omfattning är mycket mindre än de tre länder som nämns ovan. Den kinesiska anläggningen har för närvarande layouter i substrat, epitaxi och komponenter. De viktigaste företagen är: CLP, Tianke Heda, Tyco Tianrun, Shandong Tianyue, Dongguan Tianyu, Shenzhen Basic Semiconductor, Shanghai Junxin Electronics, Sanan Integration, etc.